Houtskeletbouwwanden met een hoge thermische massa kunnen helpen het energieverbruik te verlagen; veel mensen weten echter niet wat een "hoge thermische massa" is.
Materialen met een hoge thermische massa absorberen overdag zonnewarmte en geven die 's nachts weer af door straling, waardoor de binnentemperatuur wordt gematigd en de kosten voor airconditioning dalen. Deze technologie vermindert de behoefte aan airconditioning aanzienlijk.
Thermodynamica
De duurzaamheid, sterkte en biofiele eigenschappen van hout zijn bekend bij bouwers, maar de thermische voordelen worden vaak over het hoofd gezien. Door zwaar hout op te nemen in het ontwerp van een gebouw helpt de thermische massa de binnentemperatuur te reguleren en tegelijkertijd het energieverbruik te verlagen en het comfortniveau het hele jaar door te verbeteren. Thermische massa verwijst naar het vermogen van een materiaal om warmte-energie te absorberen, op te slaan en geleidelijk weer af te geven.
Materialen met een hoge thermische massa, zoals bakstenen muren en tegelvloeren, absorberen energie van zonlicht en interne bronnen zoals mensen en apparatuur, voordat ze die 's avonds en 's nachts langzaam weer afgeven om de temperatuur in huis te regelen en seizoensgebonden veranderingen in de temperatuur van de buitenlucht te helpen compenseren. Dit proces staat bekend als thermische vertraging.
Hout heeft een uitzonderlijke volumetrische warmtecapaciteit, waardoor het grote hoeveelheden thermische energie kan absorberen voordat het die langzaam weer afstaat wanneer de temperatuur verandert. Bovendien helpt de hygroscopische aard van hout de vochtigheidsgraad binnenshuis te reguleren en het risico op schimmelvorming te minimaliseren.
Hout kan dienen als een efficiënte warmtebatterij in elk huis. Dichte houtsoorten zoals eik en douglasspar fungeren als sponzen om warmte te absorberen en op te slaan totdat de omgevingstemperatuur daalt.
Om de voordelen te maximaliseren, moet thermische massa worden gebruikt in combinatie met de juiste isolatie om ongewenst warmteverlies door tocht en lucht te voorkomen lekken. Goed isolatie zorgt er ook voor dat warmte geabsorbeerd door thermische massa niet ontsnapt door tocht en luchtlekken.
Bij het bepalen van de dikte van het hout voor je volgende project is het essentieel om te onthouden dat nominale en werkelijke maten kunnen verschillen door de manier waarop het hout wordt verwerkt. Nominale maten hebben meestal betrekking op de afmetingen zoals ze uit de fabriek komen, terwijl de werkelijke maten rekening houden met krimp die optreedt als het hout droogt en met zaagtechnieken (vlak gezaagd, gegolfd gezaagd of kwartiers gezaagd). Bovendien kunnen regionale normen de nominale en werkelijke afmetingen beïnvloeden; het kiezen van een optimale houtmaat kan een enorm effect hebben op de efficiëntie en esthetiek. Een optimale maat kiezen De grootte van het hout kan een heel project maken of breken. efficiëntie of esthetische waarde! Het kiezen van een geschikte houtmaat kan grote gevolgen hebben voor zowel de efficiëntie als de esthetische voordelen van een project! Het kiezen van de juiste houtmaat kan grote gevolgen hebben voor zowel de efficiëntie als de esthetische kwaliteiten bij elk project - door gebruik te maken van geschikte houtmaten kunnen de efficiëntie en esthetiek van projecten aanzienlijk worden verbeterd.
Thermische geleidbaarheid
Het vermogen van hout om warmte-energie te absorberen en op te slaan is een van de belangrijkste voordelen van hout voor gebouwen. Bovendien is hout hygroscopisch, wat helpt om de vochtigheidsgraad binnenshuis te beheersen en het risico op schimmelvorming te beperken.
Thermische eigenschappen van massief hout variëren op basis van zowel de dichtheid als het vochtgehalte, waardoor het in-situ testen problematisch en tijdrovend is. De typische laboratoriummethoden die gebruikt worden om ze te meten, maken gebruik van kleine monsters die in constant temperatuurcontact moeten worden gehouden met metalen platen, waardoor in-situ testen onpraktisch worden; bovendien beperken deze processen het aantal monsters dat in één onderzoek kan worden onderzocht.
Daarom is het noodzakelijk om efficiëntere methoden te ontwikkelen voor het meten van de warmtegeleiding van houten materialen. Een mogelijke aanpak is het onderzoeken van correlaties tussen de relatieve diëlektrische constante en de thermische geleidbaarheid: de diëlektrische constante is direct gekoppeld aan het vochtgehalte in materialen, dus deze correlatie zou gebruikers in staat kunnen stellen om de geleidbaarheid van materialen te voorspellen zonder eerst hun type te moeten bepalen.
Zoals te zien is in Fig. 6a, geeft een R2-score van 0,87 een sterke relatie aan tussen de gemeten relatieve diëlektrische constante en thermische geleidbaarheidseigenschappen van paulownia en hun respectievelijke thermische geleidbaarheid. Bovendien vallen de meeste meetonzekerheden binnen 10% van de regressielijn - wat betekent dat de meeste metingen binnen 10% onzekerheid vallen - waarbij grotere waarden staan voor hogere vochtgehaltes terwijl kleinere waarden staan voor drogere monsters.
Hoewel deze correlatie bemoedigend is, mag niet worden vergeten dat het effect ook kan worden beïnvloed door andere factoren zoals de nerfrichting en de anatomie van het hout. Daarom moet er verder onderzoek gedaan worden om een instrument te ontwikkelen dat automatisch de diëlektrische constante van een materiaal kan bepalen op basis van de thermische geleidbaarheid.
Als onderdeel van een groter onderzoek naar de warmte- en massatransfer tussen hybride gelamineerde houtplaten (CLT) bestaande uit LSL en vurenhouten lamelplaten, hebben we onlangs de relatie onderzocht tussen de warmtegeleiding door de dikte van deze materialen en het vochtgehalte. Op basis van dit onderzoek hebben we een voorspellend model gemaakt voor de warmtegeleiding door de dikte tussen LSL en vurenhouten lamelplaten met verschillende vochtgehaltes.
Dichtheid
Houtdichtheid of soortelijk gewicht is een essentiële overweging bij het kiezen van constructiehout. Deze verhouding meet de volumetrische dichtheid van hout in verhouding tot water (exclusief lucht). Een kubieke meter Eucalyptus heeft bijvoorbeeld een dichtheid van 1 kg/m3.
Beton heeft een dichtheid van 3 kg/m3.
Houtdikte en de relatie daarvan met dichtheid is essentieel om de mechanische eigenschappen te begrijpen. Bij buig-, afschuif-, druk- of trekproeven betekent een lagere dichtheid dat het hout zwakker is, terwijl een hogere dichtheid resulteert in een grotere stijfheid - deze eigenschap maakt vloeren en dakspanten bestand tegen overmatige doorbuiging door werkende belastingen zonder dat ze onstabiel aanvoelen en het uiterlijk van doorhangend hout krijgen.
Hoewel er duidelijke verschillen zijn tussen commerciële houtsoorten, hangt de gemiddelde dichtheid van individuele stukken af van factoren zoals de groeisnelheid van de boom toen hij werd geveld en het vochtgehalte. Zaagtechnieken en regionale voorschriften spelen ook een rol bij het vormen van deze kenmerken.
Dichtheid en DBH hebben een intrigerende correlatie, wat suggereert dat zagerijproductie negatief gecorreleerd is met opstanddichtheid, terwijl het positief gerelateerd is aan basisoppervlakte en totaal houtvolume. Dit kan verklaard worden doordat bomen met een hogere dichtheid evenveel zagerij- als energiehout produceren bij een gegeven hoogte en grondvlak.
Hout is een effectieve isolator vanwege zijn cellulaire structuur, waardoor het warmte kan opslaan door lucht in zijn poriën te absorberen, waardoor het als een energieopslagplaats fungeert en deze langzaam weer afgeeft als de temperatuur daalt. Dit effect wordt nog versterkt door dichte houtsoorten zoals eik en douglasspar, waarvan de dichte cellulosevezels een effectieve barrière voor warmteoverdracht vormen, waardoor de warmte binnen de constructie blijft en mensen zich in de winter comfortabel voelen. Houten gebouwen bieden het ultieme wooncomfort in de winter dankzij deze eigenschappen van houten isolatie.
Vochtgehalte
Vocht is een natuurlijk voorkomende stof die in bijna alle materialen voorkomt. Het dringt door in de moleculaire structuren en heeft een enorme invloed op hun fysieke eigenschappen; gewicht, thermische uitzetting, samensmelting en elektrische geleidbaarheid kunnen allemaal worden gewijzigd door zelfs minimale hoeveelheden vocht.
Voor de productie van voedingsmiddelen is een nauwkeurige vochtregeling nodig en onjuiste vochtniveaus kunnen desastreuze gevolgen hebben. Een te hoog of te laag vochtgehalte kan nadelige gevolgen hebben voor alle aspecten van de fysieke eigenschappen van voedingsmiddelen - van uiterlijk en smaak tot smaak en textuur - en ook voor de machines die bij de productie worden gebruikt, doordat condensvorming optreedt waardoor dure reparaties moeten worden uitgesteld.
Producenten vertrouwen sterk op nauwkeurige methoden voor het meten van het vochtgehalte om de productiekwaliteit te bewaken, of dit nu gebeurt met spectroscopische, chemische, elektrische geleidbaarheid en thermogravimetrische methoden of instrumenten. Voor de beste resultaten is het van cruciaal belang dat de monsters die geselecteerd worden voor het testen nauwkeurig de hele partij vertegenwoordigen die getest wordt - om dit te bereiken moeten willekeurig getrokken en verzamelde monsters uit de hele partij gebruikt worden in plaats van het selecteren van enkele gebieden om monsters van te verzamelen.
Het is ook essentieel om een testinstrument te hebben dat tegelijkertijd zowel het vochtgehalte als de wateractiviteit kan meten. Een goede vochtmeter moet beide kunnen doen door isothermmodellen te laden die specifiek zijn voor het te testen materiaal, waardoor de gebruiker geen ingewikkelde berekeningen hoeft uit te voeren.
Een snel testresultaat is essentieel om het toe te passen op het punt van productie en aanpassingen te doen voordat de productkwaliteit verslechtert, zodat een maximale productiviteit wordt gegarandeerd en kostbare productiestops of productverliezen worden voorkomen die de kosten van stilstand zouden verlagen en de productiviteit zouden verhogen.
Decagon heeft deze uitdaging aangepakt met hun AquaLab Series 4TE Duo vochtanalyse-instrument, dat een gekoelde spiegel gebruikt om de wateractiviteit van producten te meten voordat deze gegevens worden omgezet naar hun vochtgehalte via isothermische modellen. Het is het enige vochtanalyse-instrument op de markt dat beide metingen aanbiedt, waardoor zowel tijd als moeite wordt bespaard doordat omslachtige berekeningsprocessen worden geëlimineerd.
